2021年高考物理真题分类汇编：电磁感应

高考物理真题分类汇编：电磁感应

（2015新课标厂19）.1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”，实验中将一铜圆盘水平放置，

在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示，实验中发现，当圆盘在磁针的磁场

中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后，下列说法正确的是

A.圆盘上产生了感应电动势

B.圆盘内的感应电流产生的磁场导致磁针转动

C.在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化工>

D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成了电流，此电流产生的磁场导致磁针转动

【答案】A、B

【考点】电磁感应现象；磁通量；涡流i

【解析】因为当磁体和导体之间的相对运动在导体内产生出「感应电流，而感应电流产生的磁力又会与磁

体的磁力相互作用，从而使磁体一起转动起来，具休是当铜圆盘在小磁针的磁场中转动时，半径方向的金

属条在切割磁感线，发生电磁感应现象，在铜圆盘的圆心和边缘之间产生感应电动势，选项A正确；圆盘

在径向的辐条切割磁感线过程中，内部距离圆心远近不同的点电势不等而形成感应电流即涡流（根据圆盘

转向的不同以及磁极的不同，感应电流从轴心流向边缘或从边缘流向轴心），而感应电流产生的磁力又会与

小磁针的磁力相互作用，从而使小磁针一起转动起来，故选项B正确，圆盘转动过程中，圆盘位置、圆盘

面积和磁场都没有发生变化，故磁场穿过整个圆盘的磁通量没有变化，选项C错误；圆盘本身呈中性，不

会产生环形电流，D错误。

【2015新课标11-15115.如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为8,方向平行

于ab边向上。当金属框绕ab边以角速度3逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为U。、14、已知be

边的长度为/。下列判断正确的是

A.Ua>Uc,金属框中无电流

B.Ub>UC,金属框中电流方向沿a-b-c-a

C.Ubc=-V2Bp3,金属框中无电流

D.UHSBPW,金属框中电流方向沿a-c-b-a

【答案】C

【解析】

试题分析：当金属框绕ab边以角速度“逆时针转动时，穿过直角三角形金属框a处的磁通量恒为Q,所以

没有感应电流，由右手定则可知，c点电势高，=-\BIZO,故C正确，A、B、D错误.

考点：导体切割磁感线

【2015重庆-4].题4图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为〃，面积为S.若在八到弓时

间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由片均匀增加到与,则该段时间线圈两

端。和b之间的电势差,织-%

题4图

nS(B、-B.)

A.怛为一」——B.从0均匀变化到/(B二")

(2-flf2~fl

C.恒为一〃S(4二4)D.从0均匀变化到-正"迎

f2~(lf2Tl

【答案】C

【解析】

试题分析：穿过线圈的磁场均勺噌加，将产生大小恒定的感生电动势，由法拉第电磁感应定律得

，而等效电源内部的电流由楞次定理知从a-b，即)点是等归电源的正视，即

A，Vi

S(B、-.、庄r~

七一。*=-n-----:---------，故选C.

考点：本题考查法拉第电磁感应定律、楞次定律。

X'

*B。

第24题图1第24题图2

(1)为使电磁天平的量程达到0.5kg,线圈的匝数乂至少为多少

(2)进一步探究电磁感应现象，另选N2=100匝、形状相同的线圈，总电阻R=10Q,不接外电流，两

臂平衡，如图2所示，保持8。不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度B随时间均

匀变大，磁场区域宽度4=0.1加。当挂盘中放质量为o.oikg的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变

化率一。

△t

【答案】(1)乂=25匝(2)—=0.17/5

△t

【解析】

试题分析：（1）线圈受到安培力尸①

天平平衡②

mg=S\B:IL

代入数据得N1=25匝③

（2）由电磁感应定律得左=N?丝④

*2

E=Na,Ld⑤

由欧姆定律得广=E?⑥

R

线圈受到安培力F'=⑦

天平平衡竺■•第

ag'=N\B:⑧

代入数据可得工=0」Ts

Ar

考点：法拉第电磁感应，欧姆定律，安培力,

（2015四川-11）.（18分）如图所示，金属导轨MNC和PQD,MN与PQ平行且间距为L,所在平面与水

平面夹角为a,N、Q连线与MN垂直，M、P间接有阻值为R的电阻；光滑直导轨NC和QD在同一水平面

内，与NQ的夹角都为锐角2均匀金属棒ab和^质量均为m,长均为L,ab棒初始位置在水平导轨上与

NQ重合；ef棒垂直放在倾斜导轨上，与导轨间的动摩擦因数为〃（〃较小），由导轨上的小立柱1和2阻挡

而静止。空间有方向竖直的匀强磁场（图中未画出）。两金属棒与导轨保持良好接触。不计所有导轨和ab

棒的电阻，e/棒的阻值为R,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，忽略感应电流产生的磁场，重力加速度

为g。

D

(1)若磁感应强度大小为B,给岫棒一个垂直于NQ、水平向右的速度%,在水平导轨上沿运动方向滑行

一段距离后停止，ef棒始终静止，求此过程4棒上产生的热量；

(2)在(1)问过程中，岫棒滑行距离为d,求通过ab棒某横截面的电量；

(3)若岫棒以垂直于NQ的速度也在水平导轨上向右匀速运动，并在NQ位置时取走小立柱1和2,且运

动过程中4棒始终静止。求此状态下最强磁场的磁感应强度及此磁场下ab棒运动的最大距离。

【答案】(1)Qe/=;(2)q=竺四二但”:。期=上阵恒三叵量,方向竖直向上或竖直向下

4RL(cosa-/zsina)v2

均可，xm=—坐吆一

(1+4~)sinacosa+"

【解析】

试题分析：(1)由于ab棒做切割磁感线运动，回路中产出感应电流，感应电流流经电阻R和e/棒时，电流

做功，产生焦耳热，根据功能关系及能的转化与守恒有：?叫2=Q.+Qef①

根据并联电路特点和焦耳定律Q=/2Rt可知，电阻/?和e/棒中产生的焦耳热相等，即Qa=Qef②

由①②式联立解得e/棒上产生的热量为：Qe尸―v：

(2)设在ab棒滑行距离为d时所用时间为t,其示意图如下图所示：

该过程中回路变化的面积为：AS=1[L+(L-2dcoti?)]d③

根据法拉第电磁感应定律可知，在该过程中，回路中的平均感应电动势为：后=竿(4)

根据闭合电路欧姆定律可知，流经ab棒平均电流为：7=工(5)

根据电流的定义式可知，在该过程中，流经岫棒某横截面的电量为：q=ht(6)

由③④⑤⑥式联立解得：q=竺处士g

R

⑶由法拉第电磁感应定律可知，当ab棒滑行x距离时，,回路中的感应电动势为：e=B(L-2xco及)v2⑦

根据闭合电路欧姆定律可知，流经学棒的电流为：，=£⑧

R

根据安培力大小计算公式可知，ef棒所受安培力为：F=iLB⑨

由⑦⑧⑨式联立解得：F=W殳(Z-2xcot6)⑩

由⑩式可知，当x=0且8取最大值，即8=8m时，F有最大值Fm，ef棒受力示意图如下图所示:

根据共点力平衡条件可知，在沿导轨方向上有：Fmcosa=mgsina+fm⑪

在垂直于导轨方向上有：FN=mgcosa+Fmsina⑫

根据滑动摩擦定律和题设条件有：端=再⑬

山⑩⑪⑫⑬式联立.解得：品=_1回正匹应

Ly(cosa-^sina)v2

显然此时，磁感应强度的方向竖直向上.或竖直向下均可

由⑩式可知，当8=8m时，F随X的增大而减小，即当F最小为Fmin时，X有最大值为Xm,此时^棒受力

示意图如下图所示：

根据共点力平衡条件可知，在沿导轨方向上有：Fmincosa+fm=mgs'\na⑭

:

在垂直于导轨方向上有：JN=mgcosa+Fm(nsina⑮

考点：功能关系、串并联电路特征、闭合电路欧姆定律、法拉第电磁感应定律、楞次定律共点力平衡条件

的应用，和临界状态分析与求解极值的能力

【2015山东-17】.

如图，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动。现施加一垂直穿过圆盘的有界匀

强磁场，圆盘开始减速。在圆盘减速过程中，以下说法正确的是

A.处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高

B.所加磁场越强越易使圆盘停止转动

C.若所加磁场反向，圆盘将加速转动

D.若所加磁场穿过整个圆盘，圆盘将匀速转动

【答案】ABD

【解析】

试题分析：由右手定则可知，处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高，选项A正确：根据三•可知

所加磁场越强，则感应电动势越大，感应电流越大，产生的电功率越大，消耗的机械能越快，则圆盘越容

易停止转动，选项B正确；若加反向磁场，根据楞次定律可知安培力阻碍圆盘的转动，的国盘仍减速转动，

选项C错误；若所加磁场穿过整个扇盘则扇盘中无感应电流，不消耗机械能，圆盘匀速转动•选项D正确;

故选ABD

考点：法拉第电磁感应定律；楞次定律.

【2015山东-19].如图甲，%为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内。左端连接在一周期为7•。的

正弦交流电源上，经二极管整流后，通过Ro的电流/始终向左，其大小按图乙所示规律变化。规定内圆环。

端电势高于b端时，间的电压为正，下列外6-t图像可能正确的是

【答案】c

【解析】

试题分析：在第一个0.257■。时间内，通过大圆环的电流为瞬时针逐渐增加，由楞次定律可判断内环内。端

电势高于b端，因电流的变化率逐渐减小故内环的电动势逐渐减小；同理在第0.257。-0.57。时间内，通过大

圆环的电流为瞬时针逐渐减小，由楞次定律可判断内环内。端电势低于b端，因电流的变化率逐渐变大故

内环的电动势逐渐变大；故选项C正确.

考点：法拉第电磁感应定律；楞次定律.

【2015广东35-】35.(18分)如图17(a)所示，平行长直金属导轨水平放置，间距L=0.4m,导轨右端接有阻

值R=1Q的电阻，导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好，导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间正方形区

域abed内有方向竖直向下的匀强磁场，bd连线与导轨垂直，长度也为L,从0时刻开始，磁感应强度8的

大小随时间t变化，规律如图17(b)所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动，1s后刚好进入磁场，

若使棒在导轨上始终以速度v=lm/s做直线运动，求：

(a)图17

⑴进入磁场前，回路中的电动势E;

⑵棒在运动过程中受到的最大安培力F,以及棒通过三角形abd区域时电流/与时间t的关系式。

【答案】⑴E=0.04V(2)/=t-l(ls<t<1.2s)

【考点】法拉第电磁感应定律；匀强磁场中的安培力；闭合电路的欧姆定律

【解析】⑴进入磁场前，闭合回路中有磁场通过的有效面积不变，磁感应强度均匀变大，由法拉第电磁感

应定律，回路中的电动势E=詈=答・Sabcd其中Sabcd=(争j2=0Q8m2

代入数据得E=0.04V

(2)进入磁场前，回路中的电流1。=I=等=0.04A

进入磁场前，当B=0.5T时，棒所受的安培力最大为；

Fo=BloL=0.5TX0.04AX0.4m=0.008N

进入磁场后，当导体棒在bd时，切割磁感线的有效长度最长，为L,此时回路中有最大电动势及电流：

Ei=BLv和h=2=

RR

故进入磁场后最大安培力为：Fi=BkL=*

代入数据得：Fx=0.04N故运动过程中所受的最大安培力为0.04N

棒通过三角形区域abd时，切割磁感线的导体棒的长度为U：

L/=2Xv(t-l)=2(t-l)

E2=BHv

故回路中的电流1=*=°SX2(^1)X1A=t-1(A)(Is<t<1,2s)

【2015北京-22].(16分)如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L=0.4m,一端连接R=1Q

的电阻，导轨所在的空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=1T,导体棒MN放在导轨上，其长度

恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。在平行于导轨的拉力F作用下,

导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v=5m/s,求：

(1)感应电动势E和感应电流I;>、、

(2)在0.1s时间内，拉力的冲量的大小；一#2一'

(3)若将MN换为电阻为r=lQ的导体棒，其它条件不变，\/求导体棒两端

的电压U。¥咒|B

【答案】

(1)根据动生电动势公式得E=BLv=lTX0.4mX5m/s=2V

故感应电流/=ZE="2V=2A

R7Q

（2）金属棒在匀速运动过程中，所受的安培力大小为

Fs=BIL=0.8N,因为是匀速直线运动，所以导体棒所受拉力F=F&=0.8N

所以拉力的冲量IF=Ft=0.8NX0.1s=0.08N*s

E1

（3）导体棒两端电压U=/R=--------R=-E=1VR=E=1V

R+r2

【难度】★

【考点】

1、动生电动势和感应电流的基本概念，基本公式

2、力和运动的基本关系，冲量的基本定义

3、电动势和外电压的基本概念及其关系

【解析】本题的主要考查的知识点十分明确而简单，就是以电磁感应中的单杆模型，考查电磁感应中的动

生电动势，感应电流，安培力的计算等最基本的知识点和概念，并与冲量这一基本概念做一个最简单的综

合，计算题第22题考查电磁感应这块知识点曾经在04年高考题和08高考题中出现过，其中04年考

查的也是单杆模型，08年以线框过磁场为情景今年又重新出现，体现了隔几年便会循环出现的规律。而22

题的宗旨是以最简单的模型和情景来考查学生对于基础知识点的识记和简单应用，该题中体现的比较明显

和充分。

【2015安徽T9].如图所示，为水平放置的平行“匚”形光滑金属导轨，间距为人导轨间有垂直于

导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为反导轨电阻不计。已知金属杆也V倾斜放置，与导轨成。角，单

位长度的电阻为r,保持金属杆以速度-沿平行于cd的方向滑动（金属杆滑动过程中与导轨接触良好）。则

A.电路中感应电动势的大小为国•

sin。

B.电路中感应电流的大小为处逆

r

2.

C.金属杆所受安培力的大小为3"sin。

r

D.金属杆的热功率为区至

【解析】

E5vsin6

试题分析：导体棒切割磁感线产生感应电动势E=Ev,故A错误；感应电流的大小/=~^二^~

sin0

JRZ1cinQ

故B正确；所受的安培力为尸=81—=3上，故C错误；金属杆的热功率0=Z：—r=

sinQrsin^r

故D错误.

考点：考查电磁感应.知识。

【2015江苏-2】2.静电现象在自然界中普遍存在，我国早在西汉末年已有对静电现象的记载《春秋纬考

异邮》中有玳瑁吸衣若只说，但下列不属于静电现象的是

A.梳过头发的塑料梳子吸起纸屑

B.带电小球移至不带电金属球附近，两者相互吸引

C.小线圈接近通电线圈过程中，小线圈中产生电流

D.从干燥的地毯走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉

【答案】C

【解析】：小线圈接近通电线圈过程中，消息安全中产生感应电流是电磁感应现象，不是静电现象，所以C

正确。

【2015江苏-11】11.（10分）某同学探究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律，实验装置如

题11-1图所示，打点计时器的电源为50Hz的交流电

打点

（题11-1图）

（1）下列实验操作中，不正确的有.

A.将铜管竖直地固定在限位孔的正下方

B.纸带穿过限位孔，压在复写纸下面

C.用手捏紧磁铁保持静止，然后轻轻地松开让磁铁下落

D.在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源

（2）该同学按照正确的步骤进行试验（记为“实验①”），将磁铁从管口处释放，打出一条纸带，取开始下

落的一段，确定一合适的点为0点，每隔一个计时点取一个计数点，标为1、2、3.……8,用刻度尺量出各

计数点的相邻计时点到0点的距离，记录在纸带上，如题11-2图所示

234~_5678\

<0.201.182.534.045.Z7.188.7710.3611.95\

（单位:cm）

（题11-2图）

计算相邻计时点间的平均速度;，粗略地表示各计数点的速度，抄入下表，请将表中的数据补充完整

位置12345678

“（cm/s）24.533.837.8▲39.539.839.839.8

（3）分析上表的实验数据可知：在这段纸带记录的时间内，磁铁运动速度的变化情况是;磁铁受到

阻尼作用的变化情况是.

（4）该同学将装置中的铜管更换为相同尺寸的塑料管，重复上述实验操作（记为实验②），结果表明磁铁

下落的运动规律与自由落体运动规律几乎相同，请问实验②是为了说明说明？对比实验①和②的结果得

到什么结论？

【答案】（1）CD（2）39.0（3）逐渐增大到39.8cm/s逐渐增大到等于重力⑷为了说明磁铁在塑

料管中几乎不受阻尼作用，磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用.

【解析】：（1）在实验时，应先接逋电源，让打点计时器工作，然后释放磁铁，所以不正确的是6;

（2）由“=2=5.60-4.04可求与9.0g/s；（3）由纸带上的测量数据知，磁铁的速度逐渐噌大，最

t0.04

后匀速下落，阻力逐渐增大到等于重力；（4）为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用，磁铁在铜管中

受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用.

【2015江苏13-】13.（15分）做磁共振检查时，对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电

流。某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响，将包裹在骨骼上一.圈肌肉组织等效成单匝线圈，线.圈

的半径r=5.0cm,线圈导线的横截面积A=0.80CT",电阻率夕=1.5。・加，如图所示，匀强磁场方向与线圈

平面垂直，若磁感应强度B在0.3s内从1.5T均匀地减小为零，求（计算结果保留一位有效数字）

(1)该圈肌肉组织的电阻R；

(2)该圈肌肉组织中的感应电动势E；

(3)0.3s内该圈肌肉组织中产生的热量Q。

【答案】(1)6xlO3Q(2)4xl02V(3)8xlO8J

【解析】(1)由电阻定律改二，解得R=6X103Q

A

AD

(2)感应电动势E=——册°,解得E=4xiWv

产

(3)由焦耳定律得：0=—也,解得：0=8x10"

R

【2015海南-2】如图，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁

感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小e,将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折弯,

置于磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动

势大小为则老等于()

£

■\[^2I-

A.l/2B.—C.lD.V2

2

【答案】B

【解析】设折弯前导体切割磁感线的长度为L，折弯后，导体切割磁场的有效长度为

L,故产生的感应电动势为£'=B/y=B•也=所以《=立，B正

22£2

【2015海南-13113如图，两平行金属导轨位于同一水平面上，相距/,左端与一电阻R相连；整个系统置

于匀强磁场中，磁感应强度大小为B,方向竖直向下。一质量为根的导体棒置于导轨上，在水平外力作用

下沿导轨以速度V匀速向右滑动，滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好。已知导体棒与导轨间的动摩

擦因数为4,重力加速度大小为g，导轨和导体棒的电阻均可忽略。求

（1）电阻R消耗的功率；

（2）水平外力的大小。

p2r22R2J2

【答案】（1）P=（2）尸=乙'+〃机g

RR

【解析】（1）导体切割磁感线运动产生的电动势为

根据欧姆定律，闭合回路中的感应电流为/

R

o2r22

电阻R消耗的功率为P=/2R,联立可得尸=-------

R

（2）对导体棒受力分析，受到向左的安培力和向左的摩擦力，向右的外力，三力平衡，故有理+〃mg=F,

F女=BIl=B-I,故E=B；"+Rmg

[2015天津-11111.（18分）如图所示，“凸”字形硬质金属线框